DB62T 3168-2019 沖擊回波法檢測混凝土厚度和缺陷技術(shù)規(guī)程

4按照甘肅省住房和城鄉(xiāng)建設(shè)廳《關(guān)于下達(dá)<2016年甘肅省工程建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)管理及標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計編制項(xiàng)目計劃>第一批的通知》(甘建標(biāo)[2016]98)號的要求，甘肅土木工程科學(xué)研究院有限公司會同有關(guān)研究成果，編制完成了甘肅省地方標(biāo)準(zhǔn)《沖擊回波法檢測混凝土本規(guī)程由甘肅省工程建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)管理辦公室負(fù)責(zé)管理，由甘肅土木工程科學(xué)研究院有限公司負(fù)責(zé)具體技術(shù)內(nèi)容的解釋。各單位在執(zhí)行本規(guī)程過程中如發(fā)現(xiàn)需要修改和補(bǔ)充之處，請隨時將意見和建議反饋給甘肅土木工程科學(xué)研究院有限公司《沖擊回波法檢測混凝土厚度和缺陷技術(shù)規(guī)程》編制組(地址：甘肅省蘭州市城關(guān)區(qū)段家灘1188號，郵政編碼：730020,E-mail139com),以供今后修訂時參考。主編單位：甘肅土木工程科學(xué)研究院有限公司參編單位：甘肅省建筑物耐久性診治中心四川陸通檢測科技有限公司主要起草人：張?zhí)涟操F倉王勇鄭建軍朱紀(jì)剛楚海強(qiáng)戴丹丹許發(fā)俊宋宏達(dá)余祥興57 2術(shù)語、符號 2 22.2符號 3 43.1技術(shù)要求 4 4 5 64.1一般規(guī)定 64.2混凝土波速獲取方式 74.3混凝土的內(nèi)部缺陷和厚度檢測 本規(guī)程用詞說明 引用標(biāo)準(zhǔn)名錄 11.0.1為規(guī)范沖擊回波法檢測混凝土結(jié)構(gòu)厚度和內(nèi)部缺陷方法，保證沖擊回波法檢測混凝土結(jié)構(gòu)厚度和內(nèi)部缺陷結(jié)果精度和可靠1.0.2本規(guī)程適用于沖擊回波測試系統(tǒng)檢測甘肅地區(qū)建設(shè)工程中抗壓強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值不小于15.0MPa的混凝土結(jié)構(gòu)。1.0.3本規(guī)程適用于檢測界面波阻抗有明顯的差別的結(jié)構(gòu)或構(gòu)件，混凝土結(jié)構(gòu)或構(gòu)件應(yīng)至少具備一個形狀規(guī)則的測面平面；不適用于檢測對象表面有覆蓋物的或者表面有損傷的結(jié)構(gòu)，也不適用于強(qiáng)機(jī)械振動和強(qiáng)磁場的檢測環(huán)境。1.0.4按本規(guī)程進(jìn)行混凝土厚度和內(nèi)部缺陷檢測時，除應(yīng)符合本規(guī)程外，還應(yīng)遵守有關(guān)國家現(xiàn)行規(guī)范、行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定。22.1.1沖擊回波法impactechomethod通過瞬時力學(xué)沖擊產(chǎn)生瞬態(tài)應(yīng)力波并由安置在沖擊點(diǎn)附近的寬頻傳感器接收應(yīng)力波信號，經(jīng)過頻譜分析后獲得結(jié)構(gòu)響應(yīng)沖擊的主頻率，藉此判斷混凝土結(jié)構(gòu)的厚度或內(nèi)部缺陷的方法。2.1.2混凝土內(nèi)部缺陷innerflawofconcrete破壞混凝土的連續(xù)性和完整性，并在一定程度上降低混凝土2.1.3波阻抗acousticimpedance波速和介質(zhì)密度的乘積，用于計算應(yīng)力波在邊界處反射的特性。2.1.4P波波速P-wavespeedP波在半無限固體介質(zhì)中傳播時的速度。2.1.5采樣頻率samplingperiod采樣間隔時間的倒數(shù)，用Hz或者采樣數(shù)量/秒來表示，也稱采樣率。2.1.6采樣間隔時間samplinginterval波形圖中任意相鄰兩點(diǎn)的時間差。2.1.7波形waveform傳感器記錄下來的一組電壓隨時間變化的顯示信號。2.1.8測點(diǎn)testposition沖擊回波法檢測混凝土厚度或內(nèi)部缺陷時的測試部位。32.1.9表面P波法surfacePwavemethod采用表面波法獲取的混凝土傳播速度。2.1.10單面反射P波reflectionPwave采用沖擊回波法獲取的混凝土傳播速度。2.1.11原位波速wavevelocityinmeasuredarea在測試區(qū)域獲取的波速。Cp——P波在混凝土表面的傳播速度；Cp.p——P波在混凝土中的傳播速度；e——頻率的系統(tǒng)誤差；ep——P波波速的系統(tǒng)誤差；f——檢測部位混凝土構(gòu)件設(shè)計厚度對應(yīng)主頻率峰估算值；f——振幅譜中構(gòu)件厚或缺陷對應(yīng)的頻率值；H——構(gòu)件的設(shè)計厚度值；h——混凝土結(jié)構(gòu)構(gòu)件的缺陷估計位置；K——構(gòu)件橫截面形狀系數(shù)；L——傳感器之間的距離；t,——單面法標(biāo)定時獲取的往復(fù)傳播時間；△t——傳播時間差；△f——為振幅譜中的頻率間隔；43.1.2沖擊回波檢測儀應(yīng)具有廠家出具的產(chǎn)品合格證，并在儀器2接收傳感器系統(tǒng)應(yīng)采用寬頻帶型加速度率帶寬應(yīng)不低于60kHz,靈敏度應(yīng)不小于100v/g;3檢測分析儀應(yīng)采用配有單通道或多通道，具有現(xiàn)場采集、顯示、保存實(shí)測波形和檢測數(shù)據(jù)的功能；信號頻率帶寬10Hz-4分析軟件應(yīng)具有計算缺陷位置與構(gòu)件厚度3.1.4沖擊回波檢測系統(tǒng)宜在溫度為-15℃~40℃范圍內(nèi)工作使3.2.1沖擊回波檢測系統(tǒng)應(yīng)經(jīng)過具有資質(zhì)的計量檢定53.2.2沖擊回波檢測系統(tǒng)的校準(zhǔn)有效期宜3.2.3根據(jù)檢測對象的特點(diǎn)在檢測前應(yīng)在已知板厚和缺陷位置的混凝土試塊上對沖擊回波檢測儀進(jìn)行校驗(yàn)，校驗(yàn)時應(yīng)選擇小于64.1一般規(guī)定4委托檢測原因。3齡期不應(yīng)少于14d;4抗壓強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值不小于15.0MPa(即C15);5結(jié)構(gòu)或構(gòu)件厚度應(yīng)不小于50mm,不宜大于800mm。7具備全數(shù)檢測條件時，可根據(jù)約定抽樣原則選擇下列構(gòu)件或部位位置，檢測構(gòu)件記錄應(yīng)具有唯一性，測線距構(gòu)件邊緣不宜小于4.1.7構(gòu)件測試面存在溝槽或裂縫時，傳感器和沖擊裝置應(yīng)與溝圍等)正確無誤。檢測前應(yīng)通過現(xiàn)場試驗(yàn)在待測混凝土構(gòu)件表面選擇合適的沖擊方式，觀察數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)中時域圖和頻譜圖的波4.2混凝土波速獲取方式82檢查獲取的波形。如果從兩個傳感器獲取的波形都有效，則存儲用于事后分析。如果傳到的P波無法分辨，應(yīng)在同一點(diǎn)重進(jìn)行測試。數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)屏幕上應(yīng)在同一時間3確定表面P波平直段的時間。在時間坐標(biāo)上分別讀取并記錄第一個和第二個傳感器接收的波段上電壓基準(zhǔn)線數(shù)值開始變化點(diǎn)的時間數(shù)值t?和t?。計算P波到達(dá)的時間差△t=t?-t?,該時間差即為傳播時間。如果在P波到達(dá)前波形穩(wěn)定(不含雜波),可使式中：C,—表面P波波速(m/s);精確至1m/s;L—兩個傳感器中心點(diǎn)間距(mm);一般情況L=300mm;5通過表面P波波速計算單面P波在混凝土中傳播速度：9實(shí)際情況調(diào)整);對于梁和柱應(yīng)根據(jù)厚度和寬度的比4.2.2單面反射P波法應(yīng)符合下列規(guī)1單面反射P波法，按照圖4.2.2在被測混凝土表面應(yīng)按下列HP波在混凝土中傳播速度C為：3用沖擊鉆在測試點(diǎn)位鉆孔，測量孔的深4調(diào)整采集系統(tǒng)的波速直至使所顯示頻域圖波形中主頻率峰值所對應(yīng)的厚度值落在實(shí)測構(gòu)件厚度值±3%范圍內(nèi)；5在構(gòu)件的其它部位另選取不少于5個點(diǎn)按上述第2～4條求上述點(diǎn)位測得每個波速值與平均值的相對誤差不超過5%,最終以平均值作為該構(gòu)件檢測時的表觀波速，如測試的相對誤差大于5%說明該構(gòu)件混凝土均勻性較差，應(yīng)以原位波速作為厚度的計算標(biāo)準(zhǔn)。4.3混凝土的內(nèi)部缺陷和厚度檢測4.3.1當(dāng)需要確定混凝土構(gòu)件的缺陷深度位置和厚度時，應(yīng)按照4.2要求測定P波在混凝土中的傳播波速。4.3.2檢測前應(yīng)確定檢測點(diǎn)的位置或需掃描測區(qū)的范圍。4.3.3現(xiàn)場檢測時，傳感器應(yīng)與混凝土測點(diǎn)表面密貼，沖擊裝置沖擊混凝土表面，沖擊點(diǎn)位置與傳感器的間距宜小于所測構(gòu)件設(shè)計厚度的0.1~0.4倍間，如圖4.3.3所示。P波沖擊點(diǎn)，4.3.4檢測過程應(yīng)檢查時域圖及相應(yīng)的振幅，對波形是否正確、振幅是否超限進(jìn)行核查，同時詳細(xì)記錄測試區(qū)位的結(jié)構(gòu)特征。4.3.5檢測時若信號品質(zhì)不良，應(yīng)檢查傳感器與測試面是否接觸良好、沖擊位置是否平整、檢查調(diào)整完畢后再次進(jìn)行測試，直到獲取有效波形及測試結(jié)果。4.3.6根據(jù)第4.2條確定的混凝土波速數(shù)值和系統(tǒng)計算測的主頻計算出結(jié)構(gòu)厚度H。算值(Hz);H——檢測部位混凝土構(gòu)件設(shè)計厚度(m);以上厚度計算僅適用于混凝土密實(shí)(內(nèi)部無明顯缺陷),其頻譜圖中只有單峰形態(tài)且與該測點(diǎn)與其附近3測點(diǎn)以上的測試結(jié)果的標(biāo)準(zhǔn)差不超過5%,可判斷其測試結(jié)果為有效測試厚度值，若偏4.3.7對于混凝土構(gòu)件內(nèi)部缺陷檢測可根據(jù)頻譜圖的特征進(jìn)行1頻譜圖中只有單峰形態(tài)且主頻峰數(shù)值距離圖顯示局部厚度值變化明顯；振幅譜中頻率峰呈不對稱雙峰系統(tǒng)具備厚度-距離圖分析功能的可顯示厚度值隨測試的距離有2若實(shí)測波形信號復(fù)雜，波動衰減極其緩慢，無法對其進(jìn)行C——按照第第4.2條確定的P在混凝土中的傳播速度(m/s),精確至1m/s;f——振幅譜中缺陷對應(yīng)的頻率值(Hz),精確至0.1Hz。4.3.8對有效波段的頻譜圖進(jìn)行分析，從頻譜圖中找出主頻峰與計算主頻率峰估算值進(jìn)行比較，對于主頻峰之外的頻率峰應(yīng)結(jié)合位置、地質(zhì)等情況綜合分析判斷確定缺陷位置，另外在波速獲取時應(yīng)注意混凝土含水及鋼筋等的影響，應(yīng)選擇狀態(tài)相同或者相似的結(jié)構(gòu)進(jìn)行波速測定。5.0.1檢測報告應(yīng)結(jié)論明確、用詞規(guī)范、文字簡練，對于容易混淆的術(shù)語和概念應(yīng)以文字解釋或圖例、圖像說明。5.0.2檢測報告宜包括下列主要內(nèi)容：1委托單位名稱；2建筑工程概況，包括工程名稱、結(jié)構(gòu)類型、規(guī)模、施工日期及現(xiàn)狀等；3設(shè)計單位、施工單位及監(jiān)理單位名稱；5檢測項(xiàng)目、檢測方法及依據(jù)的標(biāo)準(zhǔn)；7委托檢測數(shù)量和部位，實(shí)際檢測數(shù)量及部位；9記錄數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)使用的參數(shù)；10檢測項(xiàng)目的檢測數(shù)據(jù)和匯總結(jié)果；檢測結(jié)果、檢測結(jié)論。1為便于在執(zhí)行本規(guī)程條文時區(qū)別對待，對要求嚴(yán)格程度不同的用詞說明如下：2)表示嚴(yán)格，在正常情況下均應(yīng)這樣做的：3)表示允許稍有選擇，在條件許可時首先應(yīng)這樣做的：2條文中指明應(yīng)按其他有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)執(zhí)行的，寫法為：“應(yīng)符合……引用標(biāo)準(zhǔn)名錄3《混凝土中鋼筋檢測技術(shù)規(guī)程》JGJ/T152 21 233.1技術(shù)要求 233.2校準(zhǔn) 3.3保養(yǎng) 4.1一般規(guī)定 25 4.3混凝土的厚度和內(nèi)部缺陷檢測 271.0.1沖擊回波法檢測系從20世紀(jì)80年代中期在美國發(fā)展起來的無損檢測技術(shù)，目前我省在檢測混凝土結(jié)構(gòu)內(nèi)部缺陷較多使用超聲法，但該方法檢測時需兩個相對測試面，對于檢測諸如路面、更低頻的聲波，這使得沖擊回波方法避免了超聲波測試中遇到的高信號衰減和過多雜波干擾問題。沖擊回波屬于應(yīng)力波，對直徑較細(xì)的鋼筋較不敏感，可以穿透鋼筋密集區(qū)，可非常方便的用于測試隧道二襯的厚度及內(nèi)部缺陷。為規(guī)范使用沖擊回波法檢測混凝土厚度和內(nèi)部缺陷的方法，提高該方法在我省的檢測精度，提高我省建筑工程質(zhì)量檢測技術(shù)水平制定本規(guī)程。1.0.2本條所指的混凝土是干密度為(2000～2800)、采用普通成型工藝生產(chǎn)制造的硅酸鹽混凝土，其強(qiáng)度范圍為不小于15MPa?；炷涟搴突鶎樱蛘呤腔炷涟搴涂諝獾慕缑媛曌杩褂凶銐蛎黠@的差別，能夠產(chǎn)生可測的反射波。如果上述條件不能滿足，那么獲得的波形振幅就比較小，在頻域厚度曲線上的振幅譜將不會包含主峰值。如果混凝土板和基層接觸面比較粗糙，振幅譜峰值曲線將比較平緩，而如果接觸面平滑，則振幅譜峰值曲線將比較尖銳。當(dāng)缺陷橫截面尺寸≥1/4結(jié)構(gòu)厚度時，沖擊回波方法可以測出有缺陷的存在；當(dāng)缺陷橫截面尺寸≥1/3結(jié)構(gòu)厚度時，沖擊回波方法可以準(zhǔn)確測出缺陷的深度。1.0.3沖擊回波法是利用在混凝土與其它界面存在明顯聲阻抗物的板狀結(jié)構(gòu)，例如瀝青混凝土橋面或硅酸鹽水泥混凝土橋面。因?yàn)楸緶y量方法是基于如下假設(shè)，即P波在混凝土板內(nèi)的傳播速度相同。該檢測方法不受車輛噪音的影響，3.1技術(shù)要求裝置多為球狀沖擊頭，通常由一系列直徑為6mm～50mm鋼珠組移。混凝土表面和壓電元件的微小接觸區(qū)，數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)用來獲取、記錄、處理傳感器輸出結(jié)果的硬件和軟件。其采樣頻率為統(tǒng)噪聲越低有助于提高系統(tǒng)動態(tài)范圍，提高信噪比有助于測試精度的提高，一般情況現(xiàn)場檢測環(huán)境多樣且甘肅地區(qū)冬季氣溫均較3.2.1～3.2.2對沖擊回波檢測系統(tǒng)進(jìn)行校準(zhǔn)是為保證其在標(biāo)準(zhǔn)3.2.3檢測機(jī)構(gòu)制作一定強(qiáng)度等級的鋼筋混凝土預(yù)制板塊且預(yù)埋缺陷作為校準(zhǔn)沖擊回波系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)塊，在進(jìn)行現(xiàn)場檢測前后驗(yàn)證儀器顯示的主頻和頻譜圖在現(xiàn)場檢測前后是否一致，以確保儀器面灰塵以保護(hù)掃描頭的電子元器件和傳感器免受磨損，一般可規(guī)定一季度定期對整臺儀器全部清潔保養(yǎng)一次。長時間不用時要把4.1一般規(guī)定能的全面了解有關(guān)原始記錄和資料，為正確選擇檢測方案和檢測構(gòu)件厚度和內(nèi)部缺陷打下基礎(chǔ)。對于構(gòu)件厚度不小于50mm主要是考慮沖擊回波檢測儀其沖擊器與傳感器的間距不宜小于所設(shè)厚4.1.3構(gòu)件的鋼筋直徑大小、鋼筋直徑與保護(hù)層厚度的比值對于測參數(shù)；檢測時測點(diǎn)或測區(qū)邊緣距離構(gòu)件邊緣的距離應(yīng)大于0.3H,否則構(gòu)件邊角的邊界效應(yīng)會對構(gòu)件的缺陷造成誤判，因此，在檢測時為避開構(gòu)件邊界效應(yīng)影響，當(dāng)構(gòu)件可換其它檢測面檢測，僅有一個檢測面時則需考慮采用其它檢測4.1.4混凝土構(gòu)件內(nèi)部缺陷一般都是獨(dú)立的事件，不具備批量檢存在缺陷的構(gòu)件數(shù)量較多、區(qū)域范圍較大時4.1.5沖擊回波檢測時構(gòu)件測試面的粗糙和疏松會對傳感器與4.1.6解釋同4.1.3,在構(gòu)件上標(biāo)明測點(diǎn)或測區(qū)主要是保證檢測的準(zhǔn)確性和再現(xiàn)性。4.1.7測定混凝土P波時，沖擊試驗(yàn)時測試面上的溝槽和裂縫要與通過傳感器和沖擊器的直線平行，以免影響波速的測定。而檢測混凝土缺陷位置和深度時，垂直溝槽和缺陷方向采集的數(shù)據(jù)圖像比平行溝槽和缺陷的圖像會更加清晰些，缺陷位置和大小的分辨率也更高。4.1.8設(shè)定數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的參數(shù)，采樣周期包括產(chǎn)生一系列的記錄點(diǎn)和采樣間隔時間。通過快速傅立葉轉(zhuǎn)換，采樣周期的倒數(shù)即為振幅譜中的間隔頻率。采樣間隔頻率越小，測出的厚度越精確。4.1.9參照4.1.3。4.2混凝土波速獲取方式4.2.1表面P波法測試混凝土波速時，兩個傳感器的距離和沖擊器與第一個傳感器的距離過大或過小都會對檢測結(jié)果的精確性產(chǎn)生影響，通過參考附圖如可確定兩個傳感器間傳播時間差。電電壓時間：微秒(μs)圖4-1表面波法測試示意公式中構(gòu)件橫截面形狀系數(shù)k的取值，與測試結(jié)構(gòu)特征激振頻率等存在關(guān)系獲取波速值時建議現(xiàn)場進(jìn)行校驗(yàn)后再確定具體取4.2.2單面反射P波法單面反射P波法，按照圖4-2(左測試波形圖，右頻譜圖)在被測混凝土表面應(yīng)按下列步驟進(jìn)行混凝土波速測定。測試該方式獲取的混凝土波速參與厚和缺陷深度位置時較為合理，一般主要建議這樣的方式進(jìn)行確定波速，同時在標(biāo)定的過程中應(yīng)注意系統(tǒng)參數(shù)設(shè)置、結(jié)構(gòu)邊界條件、混凝土表面狀況、厚度范圍、以